O cambio dos polos da Terra: periodicidade, consecuencias. Terra do futuro

O noso planeta ten un campo magnético, que se pode observar, por exemplo, cun compás. Está formado principalmente no núcleo fundido moi quente do planeta e probablemente houbo unha gran parte da vida da Terra. O campo é un dipolo, é dicir, ten un polo magnético norte e un sur. Neles, a agulla da brújula apuntará cara abaixo ou cara arriba, respectivamente. É como un imán na nevera. Non obstante, o campo xeomagnético da Terra sofre moitos pequenos cambios, o que fai que a analoxía sexa insostenible. En calquera caso, podemos dicir que actualmente hai dous polos observados na superficie do planeta: un no hemisferio norte e outro no hemisferio sur.

A inversión do campo xeomagnético é o proceso polo cal o polo magnético sur converteuse no polo magnético norte e o xiro cara ao sur. É interesante notar que un campo magnético ás veces pode ser sometido a unha excursión, en vez de un xiro. Neste caso, sofre unha gran diminución da súa forza total, é dicir, a forza que move a agulla da brújula. Durante a xira o campo non cambia a súa dirección, pero restaurouse coa mesma polaridade, é dicir, o norte mantense cara ao norte e sur ao sur.

Cantas veces cambian os polos da Terra?

Como demostra o rexistro xeolóxico, o campo magnético do noso planeta cambiou a polaridad moitas veces. Isto pódese ver nas regularidades que se atopan nas rochas volcánicas, especialmente as que se extraen do fondo oceánico. Nos últimos 10 millóns de anos, unha media de 4 ou 5 reversións nun millón de anos. Noutros momentos da historia do noso planeta, por exemplo, durante o período do Cretáceo, houbo períodos máis longos de cambio nos polos da Terra. Non poden predecirse, e non son regulares. Polo tanto, podemos falar só sobre o intervalo de inversión medio.

¿O campo magnético da Terra está desenvolvendo actualmente? Como se pode verificar isto?

As medicións das características xeomagnéticas do noso planeta realizáronse máis ou menos constantemente desde 1840. Algunhas medicións aínda datan no século XVI, por exemplo, en Greenwich (Londres). Se observas as tendencias na forza do campo magnético durante este período, podes ver o seu descenso. Proxectar os datos cara adiante produce un tempo dipolo cero a través de aproximadamente 1500-1600 anos. Esta é unha das razóns polas que algúns consideran que o campo pode atoparse nas primeiras etapas da inversión. A partir dos estudos sobre a magnetización dos minerais nos antigos vasos de barro, sábese que no momento da Roma antiga era dúas veces máis forte que a actual.

Non obstante, a forza actual do campo non é particularmente baixa en termos do seu rango de valores nos últimos 50.000 anos e pasaron case 800.000 anos desde o último cambio dos polos da Terra. Ademais, tendo en conta o que se dixo antes sobre a excursión e coñecer as propiedades dos modelos matemáticos, non está claro se é posible extrapolar os datos de observación durante 1500 anos.

Que tan rápida é a inversión polo?

Non hai un rexistro completo de historia de polo menos unha inversión, polo tanto, todas as declaracións que se poden facer están baseadas principalmente en modelos matemáticos e, en parte, en evidencias limitadas obtidas a partir de rochas que conservaron a pegada do antigo campo magnético desde a súa formación. Por exemplo, os cálculos suxiren que un cambio completo nos polos da Terra pode levar de 1 a varios miles de anos. É rápido polos estándares xeolóxicos, pero lentamente na escala da vida humana.

Que pasa durante un xiro? Que vemos na superficie da Terra?

Como xa se mencionou anteriormente, temos datos limitados sobre medicións xeolóxicas das leis que rexen a variación do campo durante a inversión. Baseado en modelos calculados en supercomputadores, pódese esperar unha estrutura moito máis complexa na superficie do planeta, na que non hai un sur e un polo magnético norte. A Terra espera que os seus "camiños" saen da súa posición actual cara e a través do ecuador. A forza total do campo en calquera punto do planeta pode ser non máis dunha décima parte do seu valor neste momento.

Perigo para a navegación

Sen un escudo magnético, as tecnoloxías modernas estarán máis expostas ao risco de exposición ás tormentas solares. Os satélites son os máis vulnerables. Non están deseñados para resistir as tormentas solares á ausencia dun campo magnético. Entón, se os satélites GPS deixan de funcionar, entón desembarcaranse todos os avións.

Por suposto, hai compases na aeronave como copia de seguridade, pero certamente non serán precisos durante o cambio de polo magnético. Deste xeito, incluso a propia posibilidade de falla de satélites GPS será suficiente para aterrar aeronaves; se non, poden perder navegación durante o voo.

Os barcos enfrontaranse aos mesmos problemas.

Capa de ozono

Espérase que durante a inversión do campo magnético da Terra, a capa de ozono desaparecerá completamente (e volverá aparecer despois). As tormentas solares grandes durante un xiro poden causar o agotamiento da capa de ozono. A cantidade de enfermidades do cancro de pel aumentará 3 veces. O impacto sobre todos os seres vivos é difícil de predecir, pero tamén pode ter consecuencias catastróficas.

O cambio dos polos magnéticos da Terra: consecuencias para os sistemas de potencia

Nun estudo, as tormentas solares masivas foron chamadas a causa probable de inversión polar. Noutro - a causa deste evento será o calentamiento global, e pode ser causado pola actividade aumentada do Sol. Durante a quenda da defensa, non haberá campo magnético, e se hai unha tormenta solar, a situación empeorará aínda máis. A vida no noso planeta non se verá afectada en xeral, e as sociedades que non dependen da tecnoloxía tamén estarán en perfecto estado. Pero a Terra do futuro sufrirá terriblemente si o cambio ocorre rapidamente. As redes eléctricas deixarán de funcionar (poden ser interrompidas por unha gran tormenta solar e a inversión afectará moito máis). En ausencia de electricidade non haberá abastecemento de auga e alcantarillado, as estacións de servizo deixarán de funcionar, as reservas de alimentos van parar. A eficacia dos servizos de emerxencia estará en dúbida e non poderá influír nada. Millóns perecen e miles de millóns enfrontarán grandes dificultades. Só aqueles que teñan suficiente alimento e auga por diante poderán facer fronte á situación.

Peligro de radiación cósmica

O noso campo xeomagnético é o responsable de bloquear aproximadamente o 50% dos raios cósmicos. Polo tanto, na súa ausencia, o nivel de radiación cósmica dobrarase. A pesar de que isto conduza a un aumento das mutacións, non terá consecuencias letales. Doutra banda, un dos motivos posibles para o cambio de polos é o aumento da actividade solar. Isto pode levar a un aumento na cantidade de partículas cargadas que chegan ao noso planeta. Neste caso, a Terra do futuro estará en gran perigo.

A vida sobrevivirá no noso planeta?

Desastres naturais, cataclismos son improbables. O campo xeomagnético está na rexión do espazo chamada magnetosfera, formada pola acción do vento solar. A magnetosfera non está desviada por todas as partículas de alta enerxía que emiten o Sol co vento solar e outras fontes do Galaxy. Ás veces o noso luminario é especialmente activo, por exemplo, cando hai moitas manchas nelas e pode enviar nubes de partículas na dirección da Terra. Durante tales bengalas solares e expulsións de masa coronal, os astronautas na órbita próxima á Terra poden necesitar protección adicional para evitar maiores doses de radiación. Por iso, sabemos que o campo magnético do noso planeta só proporciona protección parcial e non completa contra a radiación cósmica. Ademais, incluso as partículas de alta enerxía poden acelerarse na magnetosfera.

Na superficie da Terra, a atmosfera actúa como unha capa protectora adicional, detendo todo excepto a radiación solar e galáctica máis activa. En ausencia dun campo magnético, a atmosfera continuará a absorber a maior parte da radiación. A funda de aire nos protexe de forma tan efectiva como unha capa de formigón de 4 m de espesor.

Sen consecuencias

Os seres humanos e os seus antepasados viviron na Terra durante varios millóns de anos, para o cal ocorreron moitas inversións, e non existe unha correlación obvia entre elas eo desenvolvemento da humanidade. Do mesmo xeito, o tempo de reversión non coincide cos períodos de extinción das especies, como evidencia a historia xeolóxica.

Algúns animais, como pombas e baleas, usan un campo xeomagnético para a navegación. Supoñendo que a quenda leva varios miles de anos, é dicir, dura moitas xeracións de cada especie, entón estes animais poden adaptarse ben ao cambio do ambiente magnético ou desenvolver outros métodos de navegación.

Descrición máis técnica

A fonte do campo magnético é o núcleo externo líquido rico en ferro da Terra. Realiza movementos complexos que son o resultado da convección da calor profunda no interior do núcleo e da rotación do planeta. O movemento do fluído é continuo e nunca se detén, nin sequera durante un xiro. Pode cesar só despois do esgotamento da fonte de enerxía. A calor prodúcese en parte por mor da transformación do núcleo líquido nun núcleo sólido situado no centro da Terra. Este proceso ten lugar continuamente durante miles de millóns de anos. Na parte superior do núcleo, que se atopa a 3.000 km por baixo do nivel da superficie debaixo do manto rochoso, o líquido pode moverse horizontalmente a unha velocidade de decenas de quilómetros por ano. O seu movemento a través das liñas de forza existentes produce correntes eléctricas e, á súa vez, xeran un campo magnético. Este proceso chámase advección. Para equilibrar o crecemento do campo e estabilizar así o chamado. "Geodynamo", a difusión é necesaria, na que ten lugar unha "fuga" do campo desde o núcleo ea súa destrución. En definitiva, o fluxo de fluído crea unha imaxe complexa do campo magnético na superficie da Terra cun cambio complexo no tempo.

Cálculos informáticos

O modelo de geodynamo en supercomputadores demostrou a natureza complexa do campo eo seu comportamento ao longo do tempo. Os cálculos tamén mostraron unha inversión da polaridade cando se produce un cambio nos polos da Terra. Nestas simulacións, a forza do dipolo principal debilita ata o 10% do valor normal (pero non a cero), e os polos existentes poden pasear polo globo xunto con outros polos temporais do norte e do sur.

O núcleo interno de ferro sólido do noso planeta ten un papel importante no control do proceso de reversión. Debido ao seu estado sólido, non pode xerar un campo magnético por advección, pero calquera campo que se forme no líquido do núcleo externo pode difundirse ou estenderse ao interno. Advection no núcleo exterior, ao parecer, intenta invertir regularmente. Pero mentres o campo, bloqueado no núcleo interior, non se difunde nun primeiro momento, o cambio real dos polos magnéticos da Terra non ocorrerá. Esencialmente, o núcleo interno resiste a difusión de calquera campo "novo" e, quizais, só un de cada dez intentos de devandita inversión é exitoso.

Anomalías magnéticas

Cómpre salientar que, aínda que estes resultados sexan fascinantes en si mesmos, non se sabe se poden ser atribuídos á Terra real. Non obstante, temos os modelos matemáticos do campo magnético do noso planeta durante os últimos 400 anos con datos tempranos baseados nas observacións dos mariñeiros comerciantes e mariños. A súa extrapolación á estrutura interna do globo mostra o crecemento ao longo do tempo das rexións do fluxo inverso no contorno principal e manto. Nestes puntos, a agulla da brúxula está orientada, en comparación coas áreas adxacentes, na dirección oposta, dentro ou fóra do núcleo. Estes sitios con fluxo inverso no océano Atlántico meridional son os principais responsables de debilitar o campo principal. Tamén son responsables da tensión mínima, chamada anomalía magnética brasileira, cuxo centro está situado preto de Sudamérica. Nesta rexión, as partículas de alta enerxía poden achegarse máis á Terra, provocando un maior risco de radiación para satélites en órbita terrestre baixa.

Queda moito por facer para unha mellor comprensión das propiedades da estrutura profunda do noso planeta. Este é un mundo onde os valores de presión e temperatura son análogos aos parámetros da superficie do Sol e a nosa comprensión científica alcanza o seu límite.